DE2045097C3

DE2045097C3 - Cooling arrangement for the collector of a traveling wave tube

Info

Publication number: DE2045097C3
Application number: DE19702045097
Authority: DE
Inventors: Matthew Campbell Chelmsford Essex Kennedy (Grossbritannien)
Original assignee: English Electric Valve Co Ltd
Current assignee: Teledyne UK Ltd
Priority date: 1969-09-12
Filing date: 1970-09-11
Publication date: 1976-03-04

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung für den Kollektor einer Wanderfeldröhre mit einem Block aus gut wärmeleitfähigem Material und einer öffnung, in welche der Kollektor einsetzbar ist, wobei eine Vielzahl an den Kollektor federnd angedrückter wärmeleitender Klemmelemente vorhanden ist, die in jeweils einer Ausnehmung des Blockes derart gleitend angeordnet sind, daß sie in gutem Wärmekontakt mit dem Block stehen.The invention relates to a cooling arrangement for the collector of a traveling wave tube with a block Good thermal conductivity material and an opening into which the collector can be inserted, with a large number resiliently pressed against the collector thermally conductive clamping elements is present, which in each case a recess of the block are slidably arranged so that they are in good thermal contact with stand by the block.

Wenn eine Wanderfeldröhre mit einer Eingangsleistung von mehr als wenigen Watt betrieben wird, dann müssen Maßnahmen zur Kühlung ihres Kollektors getroffen werden. Hierzu wird üblicherweise an einem Ende der die Röhre haltenden und fokussierenden Struktur ein Wärmeleitblock befestigt, der mit dem Kollektor der Röhre in wärmeleitender Verbindung steht und einen äußeren Radiator aufweisen kann, um die von ihm aufgenommene Kollektorwärme durch natürliche Konvektion abzuleiten.If a traveling wave tube is operated with an input power of more than a few watts, then measures must be taken to cool your collector. This is usually done at one end of the structure holding and focusing the tube is attached to a heat conducting block that is connected to the collector of the tube is in heat-conducting connection and have an external radiator can to dissipate the collector heat it has absorbed by natural convection.

Wegen der begrenzten Lebensdauer von Wanderfeldröhren sollte die Möglichkeit bestehen, die Röhre innerhalb der Fokussierungsanordnung und der damit verbundenen Kühlanordnung auszutauschen. Dies hat den Vorteil, daß bei einem notwendig werdenden Röhrenwechsel die Fokussierungsanordnung und die mit ihr verbundenen Teile an Ort und Stelle bleiben können, so daß Wellenleiterverbindungen und Energieversorgungsleitungen nicht abgetrennt zu werden brauchen.Because of the limited lifespan of traveling wave tubes, it should be possible to use the tube to be exchanged within the focusing arrangement and the associated cooling arrangement. This has the advantage that the focusing arrangement is necessary when a tube change becomes necessary and the parts connected to it can remain in place so that waveguide connections and Power supply lines do not need to be disconnected.

Eine Austauschbarkeit der Wanderfeldröhre in der sie festhaltenden und fokussierenden Struktur stellt besondere Anforderungen an die Konstruktion der Kühlanordnung. Einerseits! muß ein schnelles, einfaches und leichtes Einsetzen und Herausnehmen des Röhrenkollektors möglich sein, um die Gefahr von Beschädigungen der Röhre während der Handhabung zu vermindern, und urn die Ausfallzeit der gesamten Anlage möglichst kurz zu halten. Andererseits muß trotz leichter Einführbarkeit des Kollektors sein Wärmekontakt mit der Kühlanordnung möglichst gutThe interchangeability of the traveling wave tube in the structure that holds and focuses on it special requirements for the construction of the cooling arrangement. On the one hand! must be a quick, easy one and easy insertion and removal of the tube collector be possible to avoid the risk of Reduce damage to the tube during handling, and reduce downtime throughout Keep the system as short as possible. On the other hand, the collector must be easy to insert Thermal contact with the cooling arrangement as good as possible

Bei einer aus der deutschen Auslegeschrift 1 12\ 230 bekannten Kühlanordnung wird der thermische Kontakt zwischen dem Röhrenkollektor und dem Wänneleitblock über mehrere einzelne und lose hintereinander angeordnete Bleche hergestellt, deren jedes den Kollektor ringförmig umfaßt und sich aus jeweils zwei federnd gegeneinander gespannten Halbscheiben zusammensetzt. Um den Wärmekontakt zwischen den Blechen und dem Kollektor zu verbessern, sind die Bleche an ihren Anlageflächen mit flanschartigen Verstärkungen ausgerüstet, so daß ein größerflächiger Kontakt entsteht. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß eine solche Kühlanordnung den obenerwähnten Anforderungen nicht gerecht wird, da sie eine zu große mechanische Beanspruchung der Röhre bei ihrem Einführen bringt, weil die hintereinanderliegenden Bleche einzeln auseinandergedrückt und durchdrungen werden müssen.In a cooling arrangement known from German Auslegeschrift 1 12 \ 230, the thermal Contact between the tube collector and the heat guide block over several individual and loose made of sheets arranged one behind the other, each of which surrounds the collector in a ring shape and is made up of each composed of two resiliently mutually tensioned half-disks. To ensure thermal contact between To improve the sheets and the collector, the sheets are flange-like on their contact surfaces Reinforcements equipped so that a larger area of contact is created. However, it turned out that such a cooling arrangement does not meet the above-mentioned requirements, since they too great a mechanical stress on the tube during its insertion, because the one behind the other Sheet metal must be pressed apart and penetrated individually.

Wie aus der französischen Patentschrift 1 561 751 bekannt, ist man angesichts dieses Nachteils dazu übergegangen, die Bleche in einzelnen Ausnehmungen des Wärmeleitblocks sternförmig und achsparallel zur Röhre anzuordnen und sie in Längsrichtung gegen den Kollektor federnd anzudrücken. Diese Maßnahme soll unter anderem erlauben, den Kollektor auch bei exzentrischer Lage aufnehmen zu können, da die ihn berührenden KlemmelemerUe, d. h. die in den Ausnehmungen des Wärmeleitblocks sitzenden Bleche, radiales Spiel haben.As is known from French patent specification 1,561,751, this disadvantage is in view of this passed over, the sheets in individual recesses of the heat conducting block star-shaped and axially parallel to be arranged to the tube and to press it resiliently in the longitudinal direction against the collector. This measure should allow, among other things, to be able to accommodate the collector even in an eccentric position, since the clamping elements touching it, d. H. those seated in the recesses of the heat conducting block Sheets have radial play.

Diese bekannte Kühlanordnung hat jedoch mehrere Nachteile. Da die Klemmelemente Bleche sind, die nur mit ihren Kanten am Kollektor anliegen, ist -lie Kontaktfläche für die Wärmsableitung klein. Eine Vergrößerung der einzelnen Kontaktflächen, etwa durch Verstärkungen an den Kanten der Bleche, würde andererseits bei exzentrischer Lage des Kollektors nicht mehr zur Verbesserung des Wärmekontakts führen. Ein anderer Nachteil der bekannten Kühlanordnung besteht darin, daß sie eine Lagejustierung der Röhre nur in sehr begrenztem Maß ohne wesentliche Verminderung des Wärmekontakts zuläßt. ^v'"hrend die Bleche bei seitlicher Verschiebung dei ^öhrenachse oder bei Drehung der Röhre um ihre Achse noch voll in Berührung mit dem Kollektor bleiben können, führt bereits ein leichtes Kippen der Röhre dazu, daß die meisten Bleche den Kollektor nicht mehr über ihre gesamte Länge, sondern jeweils nur an einer einzigen punktförmigen Stelle berühren. Hierdurch wird die Kühlleistung wesentlich verschlechtert.However, this known cooling arrangement has several disadvantages. Since the clamping elements are metal sheets that only rest against the collector with their edges, the contact surface for heat dissipation is small. On the other hand, enlarging the individual contact surfaces, for example by reinforcing the edges of the metal sheets, would no longer improve the thermal contact if the collector was in an eccentric position. Another disadvantage of the known cooling arrangement is that it allows a position adjustment of the tube only to a very limited extent without a significant reduction in thermal contact. ^v '"while the sheets in lateral displacement dei ^ öhrenachse or can remain on its axis yet fully in contact with the collector during rotation of the tube, already a slight tilting of the tube, resulting in that most of the plates to the collector no longer all over their Length, but only touch it at a single point-like point.

Es ist jedoch erwünscht, für die Lagejustierung der Röhre in der Fokussierungsanordnung möglichst viele Freiheitsgrade zu haben. Die Fertigungstoleranzen der Röhre können dadurch wesentlich gelokkert werden, so daß die Herstellungskosten für die Röhre sinken. Durch genaues Ausrichten der Röhre innerhalb der Fokussierungsanordnung, wozu auch das Kippen der Röhre gehört, kann der für die Verzögerungswendel der Wanderfeldröhre notwendige Betriebsstrom optimal niedrig gehalten werden, was die Lebensdauer der Wanderfeldröhre infolge der niedrigeren Betriebstemperatur verlängert.However, it is desirable for the position adjustment of the tube in the focusing arrangement as possible to have many degrees of freedom. The manufacturing tolerances of the tube can thereby be loosened considerably so that the manufacturing cost of the tube can be decreased. By precisely aligning the tube within the focusing arrangement, which also includes tilting the tube, the one for the delay helix the operating current required for the traveling wave tube can be kept optimally low, what the service life of the traveling wave tube is extended due to the lower operating temperature.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eineThe invention is based on the object of a

Kühlanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei guter Kühlleistung eine Justierung der Wanderfeldröhre bezüglich der Fokussierungsanordnung ohne wesentliche Beeinträchtigung der Wärmeabfuhr ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Klemmelemente jeweils eine an den Kollektor flächig anliegende Klemmbacke aufweisen, die den in den Ausnehmungen des Blockes gleitend angeordneten Teil des Klemmelementes (Klemmbacken-Schuh) in einer flachen, einen guten Wärmekontakt bildenden Paßfläche berührt, und daß zwischen Klemmbacke und Klemmbacken-Schuh ein Gleitkontakt besteht.To create a cooling arrangement of the type mentioned, which requires an adjustment with good cooling performance of the traveling wave tube with respect to the focusing arrangement without significant impairment of the Allows heat dissipation. This object is achieved according to the invention in that the clamping elements each have a clamping jaw that rests flat on the collector and that is in the recesses of the block slidably arranged part of the clamping element (clamping jaw shoe) in a flat, a good thermal contact forming mating surface touches, and that between the clamping jaw and the clamping jaw shoe there is sliding contact.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zwei Klemmelemente vorhanden. ¹S Eire andere vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß vier Klemmelemente vorgesehen sind.According to a preferred embodiment of the invention, there are two clamping elements. ¹ S Eire Another advantageous embodiment is characterized in that four clamping members are provided.

Die erfindungsgemäße Kühlanordnung weist den Vorteil auf, daß eine flächige Anlage von Klemmbakken direkt am Kollektor vorhanden ist, so daß ein besonders guter Wärmeübergang zwischen dem Kollektor und dem Wärmeleitblock gewährleistet ist.The cooling arrangement according to the invention has the advantage that a flat contact of clamping jaws is available directly on the collector, so that a particularly good heat transfer between the collector and the heat conducting block is guaranteed.

Zugleich ist bei der erfindungsgemäßen Kühlanordnung eine gute Beweglichkeit und eine leichte Einstellbarkeit des Kollektors in bezug auf die Fokussierungseinrichtung ermöglicht.At the same time, the cooling arrangement according to the invention has good mobility and easy adjustability of the collector with respect to the focusing device allows.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß durch Verminderung der Betriebstemperatur die Lebensdauer der Want'.erfcldröhre erheblich verlängert wird.Another advantage of the arrangement according to the invention is that by reducing the Operating temperature the service life of the Want'.erfcldröhre is significantly extended.

Wenn zur Fokussierung sowohl eine seitliche Bewegung als auch eine Winkelbewegung der Wanderfeldröhre erforderlich ist, dann sollte die Anordnung vorzugsweise zwei oder vier Klemmhülsenglieder besitzen. Wenn jedoch nur eine seitliche Bewegung erforderlich ist, kann die Anzahl der verwendeten Klemmhülsenglieder von zwei oder vier abweichen.When both a lateral movement and an angular movement of the traveling wave tube to focus is required, the assembly should preferably have two or four collet members. However, if only lateral movement is required, the number of ferrule members used differ from two or four.

Mit einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit ist ein Material gemeint, wie beispielsweise ein Metall, dessen Wärmeleitfähigkeit bedeutend höher ist als diejenige von Luft. In ähnlicher Weise bedeutet der Ausdruck »guter Wärmekontakt« einen Kontakt, um eine wesentlich größere Wärmeleitung zu schaffen, als sie durch Luft auftritt. Für das Material der Wärmeleitelemente steht eine große Auswahl zur Verfügung. Kupfer und Messung sind Materialien, weiche experimentell mit sehr erfolgreichen Ergebnissen verwendet wurden. Wenn ein Metall verwendet wird, um die Wärmeleitung durch das System zu unterstützen, können die gleitenden Flächen mit Vorteil mit einem gut wärmeleitenden Öl oder einem dünnen Fett geschmiert sein, welches ebenfalls als Schmierung wirkt. Vorzugsweise sollte verhindert weiden, daß das Schmiermittel mit der Wanderfeldröhre selbst in Kontakt kommt.By a material with good thermal conductivity is meant a material, such as a metal, whose thermal conductivity is significantly higher than that of air. Similarly, the means The expression "good thermal contact" means a contact to create a much greater thermal conduction than it occurs through air. A large selection is available for the material of the heat conducting elements. Copper and measurement are materials that have been used experimentally with very successful results became. If a metal is used to aid heat conduction through the system, you can the sliding surfaces are advantageously lubricated with a good heat-conducting oil or a thin grease which also acts as lubrication. Preferably that should be prevented Lubricant comes into contact with the traveling wave tube itself.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt die einzige Figur eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung.The invention is described below, for example, with reference to the drawing; in this shows the single figure a view of a cooling arrangement according to the invention.

In der Zeichnung ist ein Kollektor 1 einer Wanderfeldröhre dargestellt, welcher eine zylindrische Form aufweist und! in der Mitte einer Öffnung 8 in einem Block 7 angeordnet ist. In Wärmekontakt mit dem Kollektor sind vier Klemmeiemente, weiche aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit bestehen und eine Klemmbacke 2 aufweisen, welche so angeordnet und geformt ist, daß der Kollektor 1 umschlossen wird, jedoch mit einem schmalen Spalt zwischen jeder Klemmbacke: und benachbarten Klemmbacken, um au gestatten, daß jede Klemmbacke in der richtigen Weise in Kontakt mit dem Kollektor 1 gelangt. Die Klemmbacken! sind alle in gutem Wärmekontakt mit einem bewegbaren zweiten Teil der Klemmelemente. wobei der zweite Teil ein Klemmbacken-Schuh 3 ist. Um die Klemmbacken 2 in engem Kontakt mit dem Kollektor 1 zu halten, ist ein Stift 4 in jede Endfläche jedes Klemmbacken-Schuhs 3 eingesetzt, und zwischen jedem benachbarten Paar von Stiften 4 isi eine Feder 5 unter Spannung befestigt. Jeder Klemmbakkcn-Schuh 3 weist einen engen Gleitsitz innerhalb einer Ausnehmung oder eines Kanals 6 im Körper des Blocks7 aus gut wärmeleitendem Material auf. Der Block 7 ist in der Praxis an einer (nicht dargestellten) Wandcrfeldröhrcn-Fokussierungshalterung angebracht und kann (nicht dargestellte) geeignete äußere Rippen haben, um die Wärmeabführung in seine Umgebung zu unterstützen. Die Klemmbacken-Schuhe 3 weisen eine (nicht dargestellte) Einrichtung auf, so daß ihre Stellung in den Ausnehmungen oder Kanälen 6 eingestellt werden kann, und durch diese Einrichtung ist die Einstellung der seitlichen Lage und der Winkclorientierung des Kollektors I innerhalb der Öffnung 8 in bezug auf den gut wärmeleitenden Block 7 und somit auf die Fokussieningshalterung durchführbar.In the drawing, a collector 1 of a traveling wave tube is shown, which has a cylindrical shape and! is arranged in the middle of an opening 8 in a block 7. In thermal contact with the collector are four clamping elements, which are made of a material with good thermal conductivity and have a clamping jaw 2 which is arranged and shaped in such a way that the collector 1 is enclosed, but with a narrow gap between each clamping jaw: and adjacent clamping jaws, permit au that each jaw comes in the right way in contact with the collector. 1 The jaws! are all in good thermal contact with a movable second part of the clamping elements. the second part being a jaw shoe 3. To keep the jaws 2 in close contact with the collector 1, a pin 4 is inserted into each end face of each jaw shoe 3 and a spring 5 is tensioned between each adjacent pair of pins 4. Each Klemmbakkcn-Schuh 3 has a tight sliding fit within a recess or a channel 6 in the body of the block 7 made of a material that is a good conductor of heat. The block 7 is in practice attached to a wall tube focusing mount (not shown) and may have suitable external ribs (not shown) to assist in the dissipation of heat into its surroundings. The jaw shoes 3 have means (not shown) so that their position in the recesses or channels 6 can be adjusted, and by this means the adjustment of the lateral position and angular orientation of the collector I within the opening 8 is related on the block 7, which conducts heat well, and thus on the focus ring holder.

Andere Anordnungen gemäß der Erfindung können ebenfalls, verwendet werden, beispielsweise eine Anordnung, welche nur zwei Klemmbacken verwendet, die auf gegenüberliegenden Seiten der gekrümmten Kollcktoroberflächc aufliegen. In diesem Falle würde diejenige Oberfläche der Klemmbacke, welche mit dem Kollektor in Berührung steht, nahezu die Hälfte des Umfangs des Kollektors umschließen, und wie in der vorhergehenden Ausführungsform würde jede Klemmbacke in gutem Wärmekontakt mit einem beweglichen Klemmbacken-Schuh stehen.Other arrangements according to the invention can also be used, for example one Arrangement which uses only two jaws on opposite sides of the curved Place the collector door surface on. In this case that surface of the jaw which is in contact with the collector, enclose almost half of the circumference of the collector, and as in the previous embodiment, each jaw would be in good thermal contact with one movable jaw shoe.

Die Auswahl der Anzahl der Klemmelemente ist nicht auf zwei oder vier beschränkt. Beide Bewegungen, und zwar eine Winkelbewegung iuiu eine translatorische Bewegung des Kollektors in bezug auf den Block sind jedoch nur mit Anordnungen erreichbar, welche entweder zwei oder vier Klemmbacken verwenden. Mit anderen Anordnungen, beispielsweise mit einer Anordnung, welche drei Klemmbacken verwendet, wobei jede Klemmbacke etwa ein Drittel des Kollektorumfanges umschließen würde, ist die Winkelbewegung nicht in befriedigender Weise erreichbar, und es ist nur eine translatorische Bewegung möglich, während guter Wärmekontakt zwischen den Klemmbacken und dem Wanderfeldröhren-Kollektor aufrechterhalten wird.The selection of the number of the clamping elements is not limited to two or four. Both movements, namely an angular movement iuiu a translational one Movement of the collector in relation to the block can only be achieved with arrangements which use either two or four jaws. With other arrangements, for example with an arrangement which uses three jaws, each jaw about one third of the Would enclose the collector circumference, the angular movement cannot be achieved in a satisfactory manner, and only translational movement is possible while there is good thermal contact between the Jaws and the traveling wave tube collector is maintained.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Cooling arrangement for the collector of a traveling wave tube with a block of well-tubing Material and an opening into which the collector can be inserted, with a large number resiliently pressed against the collector thermally conductive clamping elements is present, the m In each case a recess of the block are arranged so that they slide in such a way that they have a good thermal iontact stand with the block, characterized in that the clamping elements (2,3) Each have a clamping jaw (2) resting flat against the collector (1), which is the one in the Recesses (6) of the block (7) slidably arranged part of the clamping element (clamping lacquer shoe 3) touches in a flat, good thermal contact forming mating surface, and that there is a sliding contact between the jaw and the jaw shoe.

2. Cooling arrangement according to claim 1, characterized in that two clamping elements (2, 3) available.

3. Cooling arrangement according to claim 1, characterized in that four clamping elements (2, 3) are provided.